[發明專利]銅錫合金件的制備方法、IGBT管殼及其凸臺

在審

• 申請號: 201811038327.2
• 申請日: 2018-09-06
• 公開（公告）號: CN109249021A
• 公開（公告）日: 2019-01-22
• 發明（設計）人: 李現兵;王亮;林仲康;韓榮剛;武偉;唐新靈;張喆;石浩;張朋;田麗紛
• 申請（專利權）人: 全球能源互聯網研究院有限公司
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B22F3/24;B33Y10/00;B33Y80/00;H01L23/04
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 李博洋

本發明公開一種銅錫合金件的制備方法、IGBT管殼及其凸臺，該制備方法包括：在基板上鋪設第一層銅錫合金粉末，用激光束選區加熱選定區域的第一層銅錫合金粉末，使選定區域的第一層銅錫合金粉末局部熔合，在基板表面形成激光熔覆層；銅錫合金粉末中銅、錫的重量比為96:4～80:20；在激光熔覆層上鋪設另一層銅錫合金粉末，用激光束選區加熱選定區域的另一層銅錫合金粉末，形成與上一層激光熔覆層熔合的另一激光熔覆層；直到得到預設形狀的銅錫合金成形件；對銅錫合金成形件進行固溶時效熱處理得到銅錫合金。本發明制備的銅錫合金偏析程度小、合金相固溶度高、成分均勻和組織細小，解決了現有鑄造態銅錫合金強度低、韌性低、難以成形及成分偏析的問題。

技術領域

本發明涉及大功率壓接IGBT模塊封裝技術領域，具體涉及一種銅錫合金件的制備方法、IGBT管殼及其凸臺。

背景技術

目前，現有的剛性壓接式IGBT封裝時采用電極、鉬片、芯片、調整片直接疊加的方式，其中剛性壓接式結構種還包括銅凸臺，它起到承托模組、導電、通流的作用，同時還起到緩沖壓力的作用。現有的剛性壓接式結構中的銅凸臺，變形量小，對于壓力均勻性的調整有限，因此在加工時的精度要求十分嚴格，一般累計公差控制在50μm以內，但這造成配件篩選和生產加工困難。由于加工誤差無法避免，局部結構應力集中不可避免，從而嚴重影響模塊芯片的均流特性。

銅錫合金可根據不同需求調整Cu、Sn元素比例，獲得具有不同性能的Cu-Sn合金。隨著電子行業的快速發展，具有復雜結構Cu-Sn合金的需求與日俱增，而常規制備方法如鑄造、塑性加工等在制備復雜結構件上耗時耗力、難度較大。另外，銅錫合金在常規凝固方法中，合金相的固溶度低，晶界偏析嚴重，對合金的強度能造成不利的影響，以上因素均制約了Cu-Sn合金在微電子領域的應用。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種銅錫合金件的制備方法、IGBT管殼及其凸臺以解決現有鑄造態銅錫合金強度低、韌性低和剛性壓接式IGBT封裝結構中的銅凸臺變形量小的技術問題。

本方案提出的技術方案如下：

本發明第一方面提供一種銅錫合金件的制備方法，包括如下步驟：步驟1：在基板上鋪設第一層銅錫合金粉末，用激光束選區加熱選定區域的所述第一層銅錫合金粉末，使選定區域的所述第一層銅錫合金粉末局部熔合，在所述基板表面形成激光熔覆層；所述銅錫合金粉末中銅、錫的重量比為96:4～80:20；步驟2：在所述激光熔覆層上鋪設另一層銅錫合金粉末，用激光束選區加熱選定區域的所述另一層銅錫合金粉末，形成與所述激光熔覆層熔合的另一激光熔覆層；步驟3：重復執行步驟2，直到得到預設形狀的銅錫合金成形件；步驟4：對所述銅錫合金成形件進行固溶時效熱處理得到銅錫合金件。

優選地，各層銅錫合金粉末進行激光束選區加熱的選定區域相同或不同。

優選地，所述激光束選區加熱的工藝參數包括：所述激光束的掃描速率為1000～1200mm/s；所述激光束的激光功率為200W～250W；所述激光束的掃描間距為0.07～0.11mm。

優選地，所述銅錫合金粉末為Cu-4.3Sn、Cu-5Sn、Cu-10Sn、Cu-15Sn和Cu-20Sn中的一種。

優選地，所述銅錫合金粉末的粒徑分布為15～60μm，氧含量低于2000ppm。

優選地，所述固溶時效熱處理包括：將所述銅錫合金成形件于673K～773K下保溫1～2小時，再升溫至1073K～1173K，保溫3～4小時，然后冷卻至室溫得到銅錫合金件。

本發明第二方面提供一種IGBT管殼用凸臺，所述凸臺為采用第一方面或第一方面中任意一種實施方式所述的銅錫合金件的制備方法制得的銅錫合金件。

本發明第三方面提供一種IGBT管殼，所述管殼具有第二方面所述的凸臺。

本發明技術方案，具有如下優點：